CN111688202B - 一种基于远程控制与云处理的增材制造系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于远程控制与云处理的增材制造系统，包括系统服务器、数据管理系统、远程监控端与视频监控系统、中心客户端、云端控制处理器、智能一体化系统与立体打印制造系统。本发明采用多层服务器‑客户机结构。本发明实现客户端在不同地点可同时访问系统服务，及时得到打印信息的反馈，有效保障系统运行稳定性和数据安全性，解决设备及网络故障带来的延时问题并通过远程控制和云处理技术，解决普通用户无法直接使用大型增材制造设备和无法开展复杂结构路径生成的困扰。

Description

一种基于远程控制与云处理的增材制造系统
技术领域
本发明涉及增材制造系统，具体为一种基于远程控制与云处理的增材制造系统。
背景技术
增材制造是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。增材制造技术分为模型设计、加工文件生成和实际打印。先通过计算机建模软件建模，设计一个完整的三维立体模型，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式。一个STL文件使用三角面来近似模拟物体的表面。三角面越小其生成的表面分辨率越高。PLY是一种通过扫描产生的三维文件的扫描器，其生成的VRML或者WRL文件经常被用作全彩打印的输入文件。进行打印工作时，通过安全数码卡或者通用串行总线闪存盘把STL文件拷贝到3D打印机中，进行打印设置。打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。在这种工作模式下，用户缺乏对于复杂目标的足够的数据处理能力，也不能远程实时监控打印系统。因此，需要一种有效的解决途径解决客户端访问服务器的时空限制问题，提高系统数据传输过程中的稳定性并保障数据安全，实现基于远程智能控制与云处理的增材制造系统设计。
发明内容
发明目的： 通过建立运行稳定和数据安全的远程控制系统，解决普通用户无法开展复杂模型处理和无法直接使用大型增材制造设备的困扰。
本发明的技术目的通过以下技术方案实现：
本发明所述的基于一种远程控制与云处理的增材制造系统包括系统服务器、数据管理系统、远程监控端与视频监控系统、中心客户端、云端控制处理器、智能一体化系统与立体打印制造系统，采用多层服务器-客户机结构，运用数据库服务器完成系统数据管理，各系统模块之间通过有线线缆或无线网络实现通讯连接。
进一步地，系统服务器由一台服务器构成，负责后台程序的部署与系统任务的调度。
进一步地，数据管理系统利用python django框架设计系统功能，运用SQL Server数据库完成系统数据管理，实行任务与数据的增删查改，保存客户端上传的数据信息并进行信息的组织。
进一步地，远程监控端与视频监控系统由前端设备、图像处理和传输设备、网络客户端三个部分组成，前端设备由摄像机、云台、解码器、防护罩、支架、报警探测器、拾音器组成，负责视频信号、音频信号和报警信号的采集；图像处理和传输设备由通用图像处理软件系统SPIDERⅡ和网络视频服务器组成，负责监控云端控制处理器与立体打印制造系统的运行状态；网络客户端由远程登陆用户所使用的移动终端构成，为客户提供远程技术支持和使用状况的实时监控。
进一步地，中心客户端基于手机或电脑的远程操作软件，并为现有即时通讯软件提供嵌入接口。
进一步地，云端控制处理器有一台电脑工作站构成，具备32G内存，4TB硬盘和K4200 4G独立显卡要求，能够通过Matlab软件执行对打印目标文件的路径规划处理。
进一步地，智能一体化系统与立体打印制造系统根据云端控制处理器的要求进行智能化立体增材制造，使用的立体打印系统包括熔融沉积打印机、数字光投影聚合打印、双光子聚合打印机等。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
（1）解决普通用户无法承担大型增材制造系统和大型数据处理系统的困扰，降低增材制造系统的使用门槛；
（2）可适应立体光固化、分层实体制造、激光烧结与熔融沉积等多种增材制造的方法，实现普适性。
（3）提高系统运行的稳定性与数据安全，使客户端在不同地点均可实现对工作端的控制，提高增材制造系统的利用效率。
附图说明
图1是本发明的原理图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
如图1所示，本发明实施例的一种远程控制与云处理的增材制造系统，包括系统服务器、数据管理系统、远程监控端与视频监控系统、中心客户端、云端控制处理器、智能一体化系统与立体打印制造系统；该系统采用多层服务器-客户机结构，运用数据库服务器完成系统数据管理，各系统模块之间通过有线线缆或无线网络实现通讯连接。
系统服务器由一台服务器构成，负责后台程序的部署与系统任务的调度。
数据管理系统利用python django框架开发平台设计系统功能，运用SQL Server数据库完成系统数据管理，实行任务与数据的增删查改，保存客户端上传的数据信息并进行信息的组织。
远程监控端与视频监控系统由前端设备、图像处理和传输设备、网络客户端三个部分组成，前端设备由摄像机、云台、解码器、防护罩、支架、报警探测器、拾音器组成，负责视频信号、音频信号和报警信号的采集；图像处理和传输设备由通用图像处理软件系统SPIDERⅡ和网络视频服务器组成，负责监控云端控制处理器与立体打印制造系统的运行状态；网络客户端由远程登陆用户所使用的电脑或手机构成，为客户提供远程技术支持和使用状况的实时监控。
中心客户端基于手机或电脑的远程操作软件，并为现有即时通讯软件提供嵌入接口。
云端控制处理器有一台电脑工作站构成，具备32G内存，4TB硬盘和K4200 4G独立显卡要求，能够通过Matlab软件执行对打印目标文件的路径规划处理。
智能一体化系统与立体打印制造系统根据云端控制处理器的要求进行智能化立体增材制造，使用的立体打印系统包括熔融沉积打印机、数字光投影聚合打印、双光子聚合打印机等。
如图2所示，用户实际的工作流程包括:
（1）用户通过网络客户端提交打印目标的3D模型；
（2）通过中心数据库采集数据的系统服务器的PLC系统进行3D模型的系统锁定；
（3）系统进行对接与信息匹配，如果不匹配则通过用户客户端进行模型信息确认和补录，直至匹配，然后进行信息传输至云端控制处理器；
（4）进行文件类型判定，如果不匹配为.stl文件则将信息反馈至云端，并有条件地启用AccuTrans3D转化文件至.stl；
（5）进行.stl文件的读取与显示，利用分层切片算法和面内填充算法对目标结构进行解析得到加工文件；
（6）对加工文件进行模型重建与校验；
（7）开展增材制造，实时为用户提供远程监控画面及系统状态信息；
（8）完成加工后，通过客户端通知用户。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (4)

1.一种基于远程控制与云处理的增材制造系统，其特征在于：包括系统服务器、数据管理系统、远程监控端与视频监控系统、中心客户端、云端控制处理器、智能一体化系统与立体打印制造系统；采用多层服务器-客户机结构，运用数据库服务器完成系统数据管理，各系统模块之间通过有线线缆或无线网络实现通讯连接；所述系统服务器由一台服务器构成，负责后台程序的部署与系统任务的调度；
所述数据管理系统利用python django框架开发设计系统功能，运用SQL Server数据库完成系统数据管理，实行任务与数据的增删查改，保存客户端上传的数据信息并进行信息的组织；所述远程监控端与视频监控系统由前端设备、图像处理和传输设备、网络客户端三个部分组成，前端设备由摄像机、云台、解码器、防护罩、支架、报警探测器、拾音器组成，负责视频信号、音频信号和报警信号的采集；图像处理和传输设备由通用图像处理软件系统SPIDERⅡ和网络视频服务器组成，负责监控云端控制处理器与立体打印制造系统的运行状态；网络客户端由远程登陆用户所使用的边缘终端构成，为客户提供远程技术支持和使用状况的实时监控。
2.根据权利要求1所述的基于远程控制与云处理的增材制造系统，其特征在于：所述中心客户端基于手机或电脑的远程操作软件，兼容现有通讯软件。
3.根据权利要求1所述的基于远程控制与云处理的增材制造系统，其特征在于：所述云端控制处理器由一台电脑工作站构成，能够提供8G内存、1TB硬盘和K420 2G独立显卡，支持通过Matlab软件执行对打印目标文件的路径规划处理。
4.根据权利要求1所述的基于远程控制与云处理的增材制造系统，其特征在于：所述智能一体化系统与立体打印制造系统根据云端控制处理器的要求进行智能化立体增材制造，使用的立体打印系统包括熔融沉积打印机、数字光投影聚合打印、双光子聚合打印机。
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